Il trasporto dei materiali nutritivi e di scarto negli animali
Gli animali hanno sviluppato evolutivamente diversi sistemi di trasporto delle sostanze nutritive e dei prodotti di scarto, che raggiungono la massima complessità nei vertebrati.
Un sistema di trasporto deve svolgere le seguenti funzioni:
Nei vertebrati il sistema di trasporto ha anche la funzione di difendere l'organismo da batteri e virus e di regolare la temperatura corporea.
Gli animali pluricellulari meno evoluti (poriferi, cnidari, platelminti) non possiedono un vero e proprio sistema di trasporto. Essi assorbono direttamente dall'ambiente esterno le sostanze nutritive e muovono, per mezzo di contrazioni muscolari, l'acqua contenuta nella cavità corporea. In questo modo portano le sostanze nutritive a una distanza utile perché possano passare per diffusione nelle singole cellule.
Negli animali di maggiori dimensioni e complessità le singole cellule sono troppo distanti dall'ambiente esterno e il processo di trasporto per diffusione non è più efficiente in quanto è lento ed è adatto solo su distanze molto ridotte.
In questi organismi il trasporto di sostanze avviene all'interno di un sistema di canali che non sono a contatto con l'ambiente esterno e nei quali è contenuto un fluido costituito da tessuto specializzato (emolinfa, sangue). Questo sistema di canali di trasporto prende il nome di apparato circolatorio.
Gli apparati circolatori si compongono delle seguenti parti:
Possono essere presenti anche valvole che costringono il fluido a scorrere in una sola direzione.
Per aumentare la capacità di legarsi all'ossigeno, il fluido possiede dei pigmenti respiratori, costituiti da una parte proteica e da un gruppo contenente atomi metallici. Pigmenti respiratori sono per esempio le emocianine, nelle quali si trova il rame, e le emoglobine, che contengono il ferro. Le emocianine si trovano nei molluschi; le emoglobine si trovano in tutti i vertebrati e in molti invertebrati.
A seconda che il fluido fluisca e refluisca dai vasi alla cavità del corpo, oppure rimanga sempre confinato nel cuore e nei vasi, si parla di un apparato circolatorio aperto e di un apparato circolatorio chiuso.
Negli animali con apparato circolatorio aperto esistono ampie cavità tra i tessuti, chiamate lacune, nelle quali i vasi riversano il fluido, che prende il nome di emolinfa. Le cellule dei vari tessuti sono perciò a diretto contatto con l'emolinfa. Le sostanze nutritive, l'ossigeno e gli scarti metabolici sono scambiati per diffusione attraverso la membrana plasmatica. Questo tipo di apparato respiratorio, poco efficiente perché l'emolinfa fluisce lentamente (non essendo sempre sotto pressione), è presente in animali di piccole dimensioni e con poche richieste energetiche, come la maggior parte dei molluschi e gli artropodi.
Nell'apparato circolatorio chiuso i vasi e il cuore formano una rete ininterrotta dalla quale il fluido, chiamato sangue, non esce. Il sangue scorre così con una pressione elevata e può essere indirizzato efficacemente alle regioni del corpo che ne hanno maggior bisogno. Questo tipo di apparato circolatorio è caratteristico dei molluschi cefalopodi, degli anellidi e dei vertebrati.